автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Режимы сушки осиновых пиломатериалов в камерах периодического и непрерывного действия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ФЛХРЕТДИНОВ Харис Абдулхакович

РЕЖИМЫ СУШКИ ОСИНОВЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В КАМЕРАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО И НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 05.21.05 — «Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение»

На правах рукописи

А ВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

М о с к в а — 19 9 1

Работа выполнена на кафедре защиты древесины и древесиноведения Московского лесотехнического института.

Научный руководитель — доктор технических паук,

профессор П. С. Серговский.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор С. Н. Рыкунин,

кандидат технических наук И. И. Мещереков.

Ведущее предприятие — Украинское научно-производственное деревообрабатывающее объединение (УкрНПДО).

Автореферат разослан « . /. » . 1991 г.

Защита диссертации состоится « .(р» 1991 г

УР /

в . .¡У. . . часов па заседании специализированного советг

Д.053.31.01 в Московском лесотехническом институте.

Ваши отзывы на автореферат ОБЯЗАТЕЛЬНО В ДВУ> ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯМИ про спм направлять по адресу: 141001, Мытищп-1, Московски' области, МЛТИ. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЛТИ

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор 10. П. СЕМЕН01

Объем 1 и. л.

Подл, к лсч. 09.07.91

За к. 483 Тир. 10

Типография Московского лесотехнического института

•; •—- з — ■ "-• •

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние годы как в нашей стране, так и в других регионах мира наметилась тенденция н истощению лесных-запасов хвойных пород, являющихся главным источником деловой древесины, используемой в промышленности. В связи с ■ этим большое народнохозяйственное значение приобретает расширенно использования древесины мягких лиственных пород. К числу наиболее распространенных из них относится осина.

Сушка древосины являотся одним из наиболее ванных этапов любого из деревообрабатывающих производств. Качество сушки в значительной степени определяет эксплуатационные показатели и сроки службы изделий и сооружений.из древесины. Качество же и себестоимость сушки пиломатериалов, в первую очередь, зависят от правильного/проведения процесса сушки, т.о. от рациональности режимов сушки.

В настоящее время в промышленности применяются режимы сушки, регламентируемые двумя государственными стандартами: ГОСТ 19773-84 "Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия" и ГОСТ 18867-84 "Пиломатериалы хвойных- пород. Режимы сушки в противоточных камерах непрерывного действия".

Для камер непрёрывного действия ГОСТы на режимы сушки, пиломатериалов были впервые введены в действие в 1973 г.» а для камер периодического действия - в 1974 г. Они были разработаны в Московском лесотехническом институте под руководством про - ' фессора П.С.Серговского на основа приблиненных расчетов внут -ренних напрпиений в древесине, .возникающих на первой стадии процесса сушки и реологических испытаний древесины основных промышленных пород (осина, ель,, лиственница, бук, дуб), в ре -зультате которых били получены показатели деформативности и прочности древесины поперек волокон, необходимые для проведе -ния этих расчетов.

Однако стандартные, режимы сушки некоторых лиственных по -род (в частности, осины) были построены без их реологических испытаний по аналогии с другими породами. Поскольку за последнее время в деревообрабатывающей промышленности значительно возросли объемы использования осиновых пиломатериалов, возник- .

ла необходимость разработки новых ренимов их сушки.

Цель работа, разработка рациональных режимов сушки осиновых пиломатериалов в камерах периодического и непрерывного действия.

Научная новизна. Проведены экспериментальные исследования доформативности и прочности дровесииы осины попорск волокон. П результате математической обработки окспоримонталышх данних получены уравнения зависимости реологических показателей дровесшш етой породы от температуры и влажности.

Теоретически установлен и экспериментально подтвержден характер развития внутренних напряжений в осиновых пиломатериалах при сушке. Разработан алгоритм рошония задачи на ОВМ. Расчотная программа реализована на алгоритмическом языке Байсшс ирименител но к компьютерам типа Ш! PC/AT или "Искра-ЮЗО".

Практическая ценность работы. Разработаны новмо ролями камерной суики основых пиломатериалов, обеспечивающие сокращенно продолкительиости процесса по-сравнению с действующими режимами для камер периодического действия на 10-15%, для камор непрерывного действий - на 15-20%. Эти ровики сушки для камер периодического действия внедрены в промышленность путем пиесонил иомене -ний в Государственный стандарт 19773-84 "Пиломатериалы хвойных и лиственных пород.. Режимы суики в каморах периодического деПст -виян. Проведено опытное внедрение разработанных режимов на дву> предприятиях. Ожидаемый окономичоский эффокт от внедрения новы) рекимов сушки осиновых пиломатериалов на предприятиях системы Минлеспрома СССР - 1,06 млн. рублой в год.

Апробация работы. Результаты исследований, изложенные i диссертации, доложены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ПЯТИ по итогам работ за I988-I99I гг., на научно-технических конференциях в УкрНПДО (г.Киев) в 1989 и? 1991 гг., а такяо на Международном си: позиуме по древесиноведению в 1990 г. (г.Москва).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 почат них работ.

Объем работы. Диссертация содержит вводонио, шость глав, заключенно, список использованных источников и приложения. Оспа ной материал навожен на 184 страницах машинописного текста, ил.ч стриропан 23 таблицами и 37 рисунками. Список источников литере

тур« содержит И? наименований, в том числе 10 - на иностранных языках. Общий объем диссертации 224 страницы.

С0ДЕР2ШШВ РАБОТЫ

Во вводонии дается обоснование актуальности теки диссертации.

В первой глава на основе анализа литературных данных изложены современные взгляды на исследование и разработку рокимов суп-ки пиломатериалов, показано состояние исслодуеного вопроса. Приводен, в частности, краткий исторический обзор применения у нас в стране различных режимов камерной сушки пиломатериалов. Опра -делены следующие основные задачи диссертации:

- исследование влияния плавности и температуры на рсологи -ческие свойства дропесшш осины, а частности, на прочность и дв-формативность;'

- разработка у реализация на ЭВМ и экспериментальная про -верка математической модели нагтрямонно-деформированного состоя -ния осиновыхпиломатериалоп и процессе сушки;

- разработка ренинов сушки для. камер периодического и но -прерывного действия;

- лабораторная и производственная проверка разработанных режимов и определение их экономической эффективности.

Вторая глапа посплцена окспер^пвшюцу исслвдсванш» деформа -тивности и прочности древесины осины поперек волокон, Использо -ванная методика, экспериментального определения показателей да -формативное™ и прочности древесины осины основаны на методе реологических испытаний, предложенном профессором, д.т.н.Б.Н. Уголевым. Теоретической предпосылкой для его создания послужила реологическая модель, состоящая из последовательно соединенных элементов: упругого тела Гука и эластического тола Кельвина. С помоць» указанной модели полно описать упруго-эластические деформации, возникающие в телах под действием нагрузки во времени. Из всего комплекса реологических и прочностных показателей определялись те из них, которые'необходимы при расчете напряженно-деформированного состояния пиломатериалов при супке: расчетный (так называемый "секущий")модуль упругости древесины при нагругонии и разгрузке и продел ее прочности в направлении поперек врлокоп.

Испы*ания проводились на япух лабораторных установках,созданных на базе разрывных машин РЦ-0,5 и Р-000. Одна установка предназначена для испытания образцов с влалностью древесины выше прадола насыщония клеточных стопок, вторая - для образцов с влажностью древесины нило этого предела.

Известно, что пиломатериалы тангенциальной распилсшси наиболее лодверяоны'растрескиванию, так как усушка древесины в них больше, а предел прочности меньше, чом в досках радиальной и смотанной распиловки. Поэтому основныо опыты были проведены при испытании на растяжение образцов с тангенциальном направлении поперек волокон.

Так как расчет напряжений тробуот знания модуля упругости не только при растяжении, но и при сжатии, для ого определения ■ были поставлены дополнительные опыты.

Для болоа полного дровесиноводческого представления о де -формативности дровосшш производилось также определенно модуля упругости и предела прочности древесины осины и в радиальном направлении.

Переменными Факторами, влияющими на дс^ормативность и прочность древесины, являются ое температура и влажность. Диапазон

варьирования температуры в экспериментах был принят от 40 до 00е с тремя уровнями .40, 60, 80°С.

Влажность дровосииы влияет на оо мохапичоскио свойства в пр< делах от абсолютно сухого состояния до продола насыцсния .клеточных стенок. Для испытаний приняты три уровня варьирования влая -ности образцов: (7-ЮХ);(16-Ш) и > 30%.

Обработка экспериментальных дашшх проводона с помоцью вы -числительного комплекса ДШС-2 по стандартно!! программе мотодом наименьших квадрцтов. В результате нолучони уравнения рогрессии п виде уравнений второго Порядка, которые описывают эависимость ирдулн упругости и предела прочности дрспосини осины при растя -жении в тангояциялыюм направлении от ео температуры и влажности

. Б - 476,9 - 14,б\№- 4,31+ 0,088и/г+ 0,01051г+0,0?3;7Ы1) . б"п « 10,79-0,238»^- 0,119^+0,0010м^0003<щ2+0,00ш1 (2)

Результаты окспоримонтоп по определению модуля упругости при растяжонии п радиальном направлении, а токжо сжатии в радиальном и тангенциальном направлениях показали, что модуль упругости л радиальном направлении заметно вияв, чем в тангенциальном. Отношение Е колеблется в пределах 1,3-1,4 до 1,8' С ■ т

-1,9 при среднем его значении

При реологических испытаниях древесины осины подтвержден вывод, сделанный ранее для других пород, что при прочих рапных условиях (температура, влажность, структурное направление) модуль упругости древесины при растяжении и сжатии характеризуется практически рапными величинами.

Третья глава посвящена составлению математической модоли нлпряхенно-до^юрмиропанкого состояния пиломатериалов при сушке, ее реализации на ОВМ и проверке адекватности.

Теоретический анализ напряженного состояния пиломатериалов при сунне является сложно!! задачсП, требугаг.ей математического описания особенностей неоднородного по объему доски деформирования древесины в условиях неравномерного и непрерывно изменяло -гося распределения ее влажности. При этом анализе необходимо учи-т тывать, что характеристики и параметры древесины, определяющие ео поведение при сушке, нестабильны во времени и зависят от физического состояния как дровосшш (температура, влажность, плотность), так к сушильного агента (температура, степень насыщенности, скорость циркуляции). .

Математическая модель напряженного состояния пиломатериалов представляет собой систему уравнений, описывающих физические явления, происходящие в процессе сушки: гноений и внутренний толло-обмон, влагообмен и влагоперенос. Они сопровождаются изменением темпоратурно-влаяностного состояния и физико-механических свойств древесины, а также развитием полей внутренних напряжений.

Образованно в дрепесино неоднородных деформаций и возникновение в ней внутренних напряиений обусловлено, главным образом, неравномерность» усуикн" по объему, . . : ■ . ■

Уравнения для расчета напряжений и построения их полей основаны на известном законе древесиноводения, который устанавливает, что усупка начинается от предела насыщения клеточных стенок древесины и пропорциональна ео гигроскопической влажности.

Расчеты по'этим урашшиитл производятся применительно к многостервновой ыодоли доски, сочоние которой продстапляотся в и ид о ciioíouu из ft. стержней равной толщины, жестко связанных по концам (одноосная задача).

Определяются напряжения в кавдом слоо дли непрерывно еле -дующих, один за другим непродолжительных отрезков времени (иагов), и суммируются получонпио в результата расчета приращения напрл-иеяий.' .

Напряженно в I-том слое на шаге равно нап -

ряяешга> на предыдущей шаго б","'' ~1 плюс его приращение :

v , L

(3,

■Прирацонио напряжения на данном шаго определяется выраже -

ином:

к, * 1,1 L

OÜW;---•ТГГГ

2EfÍAwf

1 <AÉf

(4)

й-

гдо Ку - безразмерный коэффициент усушки;

■ -Уф^Г' '

Е. а ■ • 2 —7 средний модуль упругости данного слоя на данной. шаге;

■ - перепад гигроскопической влажности в данном слое по сравнению с наиболее влажным;

i- J--I i-

SüWi = V^-VV^ •- измоненио перопада гигроскопической влан-ности данного слоя на данном шаго.

Модуль упругости Е дрОВОСШШ осшш при растяжении попорок волокон в тангенциальном направлении (МПа) характеризуется урав-непиом (I). Влияние на напряжения остаточных до5>о;>маций, образующихся в дрэаосипо d процессе сушки, учитывается в расчетах упе-личением модуля упругости К при раогру-.иш на 50%.

Ь'озопасность конкретного режима сушки оцопипаотся путем.ср.м, ионии воличины максимальных растягивающих напряжений с продолом прочности дровосшш, который для осиновых пиломатериалов рассчитывается по уравнении (2).

'Соирсменная кинотика супки базируется на аналогии процессов

переноса тепла и массы. А общем случао процесс пероносзтспла и массы, а также развитие полей томпоратуры и плапности при суп - . ко описываются системой дифференциальных уравнений. тошгоплаго -переноса с учетом соответствующих краевых условий.

Для низкотемпературных процессов камерной сушки характерно стсутствио в ней избыточного давления. Кромо того, в этих про -цссспх температурные перепады по сочошш материала невелики и но превышают 0,5 - 3°С. С связи с этим плагог.оронсс в древесина при низкотемпературном процессо сунки с достаточной степенью точности можот бить описан дифференциал мшм уравнением нестационарной влагопроводности, которое для одноморного дровосного сор-тимомта выглядит следующим образом:

д\л/(х,т) ' дгы(х,т)

зг 'а'Ш—^^рг- . (5)

Точное решение отого уравнения, имеяцоо форму бесконечного ряда, очень словно. Поэтому при расчетах полей плавности раноо использовались приближенные уравнения.

В настоящей работо было репено, используя численные методы расчетов, реализуемые па ОСЫ, ис примонять приближенных уравнений, а разработать вычислительную программу непосредственно на базе уравнения (5) при начальной условии - .

Ч/(х,0) = И/м , ■ (б)

характеризупцем нзиболсо типичный для практики и в то но время удобный для расчетов случай равномерного по ссчсннп доски распределения владюстн и. граничном условии 3-го рода

где Ра - плотность дропссины в. абсолютно сухом состоянии; а' - коэффициент влагесроводностн; (¿' - коэффициент плагообмена;

- градиент влажности на поверхности материала;

\с1х/„

- равновесная вланность.

С использованием уравнений (5)г (6) и (?) построена конечио--разностная схема. Так (5) дает

W^'-Wf а' , J-+1 ¿ч s ,„,

4 дг ^("¿ч -Щ <8)

или .

j. A.yjj- Ъ^Г'* • -Ti (9)

Полученная разностная схома относится к классу неявных схем первого ряда точности по 'времени ДТ , использование которой позволяет получить устойчивое рошонио.

Уравнения (О) и (9) решались на каждом шаге по времони йТ мо -тодом прогонки. .

На основе полученной коночио-разностной схемы разработан алгоритм решения задачи.на QBM. Расчетная программа реализована на алгоритмическом язико ПоПсик применительно к компьютерам типа IBM PC/AT или "Искра-ЮЗО".

Программа позволяет выполнять расчеты в удобном для пользователя диалоговом режиме. Ею предусмотрены 4 рокима работы, перечень которых даотся в моню, выиодимом.па экран. Первая задача, которая подлежала решению с помощью компьютерных расчотов, состояла в ¡отыскании зависимости минимально допустимой степени насыщенности сушильного агента на первой стадии процесса сушки от его температуры и толщины материала.

Под минимально допустимо!! понимается такая степень насыщенности ( ¥mU ), снижение которой при сушке связано с риском растрескивания пиломатериалов. Она рассчитыпаласьна ЭВМ для разных значений температуры сроды t и толщины досок S методом перебора вариантов. При фиксированном сочетании i и S искомый вариант характеризовался равенством

етах* епр.р«сч. {10)

где ^inqx " ияксииалышо рпстягииаюцио напряжения;

G - расчетный предел прочности древесины на растякснио

поиорок волокон; Gnft - сродни!! продол прочности древесины в момент достижения максимума напряжений,- рассчитываемый но уравнения (2); .

В - коэффициент'сниявния расчетного продола прочности по сравнении со сродниц.

На основании расчетов построона диаграмма Ущ1п я£ ^ ^^ Расчетные данные сопоставлялись с результатами непосредственных экспериментов, носивьих характер опытных сушек я имеввих цель» проверку адекватности математической модели.

Поскольку образцы, отбиравииося для этих экспериментов, обладали сравнительно однородными механическими свойствами (разброс продела прочности порядка + 10%) - коэффициент снияения расчетного предела прочности Б в урапнонии (10) задавался равным 0,0.

Получено удовлетворительное совпадение экспериментальных и теоретических кривых минимально допустимой степени наснцонности суиилыюго агента, что подтверждает надежность последних. Одновременно это совпадение является доказательством адекватности использованной для расчетов математической модели чапряяенно--де^ормиропшшого состояния пиломатериалов при их сушке реальному процессу.

Четвертая глава посвяпена разработке реяимав супкн осиновых пиломатериалов п камерах периодического действия. Здесь, преядо всего была обоснояона структура реяимоз, (она :яставтона,. как и в действующих стандартах,трехступенчатой) и установлены уровни температуры суиильного агента иа кандой ступени в зависимости от . толпины досок с учетом требований, предъявляемых к эксплуатационной прочности древесины, гшсуштзае.моГ: режимами различных температурных категорий. •

Затем, путем расчетов на ЗПМ, определены значения минимально допустимой степени насыщенности супилыюго агента на первой ступени рекимоз сушки. Методика расчетов но отличалась от рас -смотренной в предыдущей главе. Однако, коэффициент Б в равенстве (10) задавался равным но 0,9.(как в расчетах, предназначенных для проверки адекватности математической модели), а был принят равным 0,75. Имелось в виду, что реальный разброс механических показателей древесины определенноЛ породы, вызванный влиянием лесохоэяиствсшшх и климатических особенностей древостоез,. согласно дроЕесинсвэдческпм данным, иояот быть оценен величиной порядка ± 25%.

Поиск рациональных параметров сусального агента на- 2-Я и 3-Й

ступонях каждого конкретного рокша сушки осуществлялся на ГШ методом перебора вариантов, характеризующихся разними значениями степени насицоиности сроди и переходной (при которой происходит переход с одной ступони рошша на другую) владности дроваси-ии.

Результаты расчота для каждого варианта выводились на гж -ран в вида кривых изменения во времени напряжений, продола прочности, сродной и иопорхностной влажности дровосины. Продолжи -телыюсть расчетов и построения графиков процосса для одного варианта колебалась б продолах от одной до нескольких минут. Ото позволило рассчитать, сопоставить и оценить весьма большое число вариантов. Рациональным признавался тот из них, в котором на всех трох ступонях родима выдерживалось соотнопонио " °>75 ^"Р

при наименьшей продолжительности сушки.

На основании сравнительного анализа ноПдошшх в результате расчотов рациональных вариантов по псом номинальным толщинам досок и их совместной корректировки предлоионн повив раичии низкотемпературного процесса сушки ойювых пиломатериалов в камерах порподичоского действия (табл.1).

В пятой глава рассматриваются рояимы сушки осиновых пиломатериалов в каморах непрерывного действия.

Применяомыо й нашоП промышленности камеры непрерывного действия протнвоточного типа.сущоствонпо отличаются по принципу работы от камор порподичоского действия. 13 протиноточной каморе сушильный агент (обычно воздух) » состоянии, отвечающем моменту окончания процесса, подаотся в ое "сухой" (раогрузочний) конец и проходит последовательно чореэ всо штабели, расположенные в камере, в направлении противоположном нх толчкообразному порокецанил при суоко от "сырого" (загрузочного) конца к сухому. Параметры сушильного агента в стих каморах изменяются ко во прогони, как в камерах периодического дойствш!, а в пространственно длине каморы). Поэтому структура режимов сушки п рассматриваемых камерах долина быть иной. Здесь режимы оформляются в пиди таблицы, в которой для пиломатериалов различной толщины рогламентирумтел параметры сушильного агонта в сухом и сиром концах камеры. П сухом концо они задаются температурой и психрометрической разностью, а в сыром - только пояхромотрнчоской разностью* которая при заданной ГбдинаковбЯ по-всей д.чино каиери) темпоратуро смоченного термомот

Таблица I

Режимы сушкиосинових пиломатериалов в каморах периодического действия

г"................. -..... Обозначений рокад 0с1 1 Ос2 I ОсЗ Сс4 | 0с5 [ Осб

Средняя платность древесины % Параметр! 'Го:; л пиломатериалов.

го агента _„ ро| со.22 1 св.32 до до 32 | до 40 ! св.40 до 50 св.50! до 60 ; до 75

> 35 {, "С и, °с У Нормаль 78 II 0,01 низ рея: 75 9 0,66 .ми (1!) 71 8 0,69 66 7 0,71 СО 6 0,71 53 5 0,76

35-25. 1, °с У 82 10 0.40 79 14 0.53 75 II 0.60 70 10 0,61 65 9 0.63 57 7 0,69

< 25 7 100; 36 ,0,20 96 • 33 0,22 92 31 0,24 87 20 0,28 82 23 0,34 72 18 0,40

> 35' 1,°с ль, "С У горсиро 05 10 0,00 ванные г 82 8 0,71 сеймы 79 7 0,73 (Ф) 73 б 0,76 ! - 1 -• - ! -

35-25 ¿, °с V 83 14 0,55 85 12 0,60 82 10 0,65 77 9 0,66 : ! : 1

< 25 1,ас °С У ПО 26 0,24 107 33 0,26 102 30 0,29 96 26 0,34 _ - - !

— li pa, определяет eco остальные параметры. •

ГОСТом 18867-84.на режимы сувки пиломатериалов в противо-точиых камерах непрерывного действия сушка в этих каморах оси- ' новых пиломатериалов но предусматривается, В разрабатываемых нами новых режимах конкретные значения температуры сувильного агента для осиновых пиломатериалов различной толщины решено установить на уровнях, принятых для режимов суики в камерах периодического действия. При этом параметры сушильного агента в разгрузочном конце камеры долины приблизительно соответствовать третье!!, а в загрузочном конце - первой ступоням рокима супки по таблице I.

В отличие от камор периодического действия, в которых суака осиновых пиломатериалов мягкими режимами нецелесообразна и таблицей I но предусматривается, в противоточных.камерах непрерывного действия такие режимы долкны быть регламентированы, так как неко-г торыо из эксплуатируемых в промышленности камер этого типа (Вал-мет, СП-5КМ) могут работать только на мягких режимах. Температурный уровень рекимоз этой категории для осины установлен таким но, как о стандартных реяимах для мягких листвснных пород.

Рациональные- режимы сутки пиломатериалов в камерах непрерывного действия, как и в камерах периодического действия, долины разрабатываться на базе расчетов внутренних напряжений в древесине и сопоставления их с пределом ее прочности. Для проведения таких расчетов необходимо, поезде всего, знать характер изменения состояния циркулирующего воздуха по длина камеру.

Состояние воздуха, как известно, однозначно определяется дву мя из его осно&них параметров. Поскольку один из них (температура смоченного термометра) по длина камер!! но изменяется - достаточно иметь информация о характеро изменения какого-либо второго параметра. В качестве такого наиболее целесообразно выбрать температуру, характер изменения которой по длине камера мояет считаться прямолинейным. При расчетах принято, что супка в камерах непрерывного действия осуществляется при пятиступенчатом изменении состояния воздуха с одинаковой дл;цельность» всех ступеней. Камеры делятся по длине соответственно на пять условнцх зон.

Задача отыс::п.ч;:л рзцпонального реяпма супки пиломатериалов той или иноП тол:;ини и начальной влагности состояла в установлении путем расчета напряжений таких параметров воздуха в сухом и

сиром концах камеры, при изменении которых обеспечивается бе -эоласность процесса и достижение древесиной заданной коночной влажности. Расчоти проводились на порсональном компьютере ЮН. Последовательность решения задачи была следующей.

Для пиломатериалов заданной толошш и начальной плавности строились графики изменения томператури сухого ( £ ) и смоченного ( tн) термометров» а такие влажности дрспесшш (И'Л Средняя томиература в первой и последней зонах, а такие температура мокрого термометра предварительно назначались по соответствующему рониму сушки в камере периодического действия (таблица I). Кривая изменония. влажности от начальной ( И/н ) до конечной ( У/* ) проводилась ориентировочно с учетом ее логарифмического характера.

Поело введения в компьютер исходных данных производился расчет процесса сушки пятиступенчатым..режимом с выводом на экран кривых изменения по времени напряжений, предела прочности и влакности древесины. Расчет по параметрам первой ступени заканчивался при достижении древесиной влажности IV/, отвечающей по кривой сушки кончу нерпой (по ходу материала) зоны камеры. Огой влажности соответствует рассчитанное на ЭВМ вромя выдержки древесины в первой, зоне при. параметрах первой ступени.

Для расчетов по параметрам второй, третье;! и остальных ступеней время пцдорани на каждой из них было таким .ге, как на первой, а в результате расчета определялась влажность древесины в конце этих ступеней ( М/г , У^з • • •)» " строилась расчетная кривая сушки. Ота кривая, как правило, но совпадала с предварительно намеченной и поэтому были необходимы дополнительные расчеты, выполнявшиеся, как и раное,методом переборов вариантов, в которых геч-порзтура смоченного термометра корректировалась в ту или иную сторону в зависимости от результатов предшествующего расчета. Рациональным признавался вариант, при котором обеспечивались заданная коночная влажность древесины и Йозопасная степень насыщенности воздуха в сыром.конце, .

Рекомендуемые режимы сушки осиновых пиломатериалов в проти-воточпых камерах непрерывного действия приведены в таблице Я.

Следует отметить, что эти режимы когут быть реализованы без корректирования только в противоточных камерах, оборудованных устройствами для изменония количества циркулирующего воздуха, с по*

Таблица 2

Ре,гимн супки осиновых пиломатериалов в протисоточных камерах непрерывного действия

Номер и индекс режима Толиинг пилома-териа -лов б ,мм Параметры воздуха в сухом конце камеры Психрометрическая разность в сиром (отгрузочном) конце при начальной влажности:

¿Сс 1С

% К.,»

Мл гш 1С режима

Ос 1-М до 22 60 21 0,28 8 10

О С2-.7 св.22 до 32 60 19 0,32 6 8

ОсЗ-М св.32 до 4 0 60 18 0,35 5 7

Сс-1-М св. 40 до 50 60 17 0,37 4 5

0с5-М св.50 до СО ; 00 Нор; 16 !алыше 0,40 резины 3 . 4

Ос1 -!! до 22 102 31 0,28 0 II

О.?.-!! св. £2 до 32 99 28 0,31 7 9

СсЗ-Н сп. 32 до -10 36 26 0,34 6 8 .

Сс4-П св.-10 до 50 92 24 0,36 • 5 7

0с5-1! сз.БО до 60 87 22 0,38 4 6 .

Форсированные рекимь

сс1-;; до 22 112 32 0,30 8 10

св.22 до 32 109 30 0,32 6 3

ОсЗ-С- св. 32 до 40 105 23 0,33 5 7

сб.40 до 50 100 26 0,35 4 6

мощью которых регулируется его состояние в сыром концо камеры. Большинство камер, эксплуатируемых в промышленности, таких устройств не имеют. В этих камерах состояние воздуха в сыром конце не поддается оперативному регулированию и определяется производительность» вентиляторов и характеристикой высушивав -мого материала.

С целью выявления возмояности и отыскания способа опора -типного корректирования режимов сушки в таких камерах (к ним относятся камеры Ц1ШЖ0Д-32, ЦНИИМОД-49, Валыет I и 2, СП-51Ш) проведена серия расчетов изменения состояния циркулирующего воздуха по их длине при постоянной, соответствующей типовым проектам, производительности вентиляторов.

■ Расчеты показали, что при сушка в этих камерах действи -тельная психрометрическая разность в ряде случаев оказывается ' выыо регламентируемой, что опасно для целостности древесины. Когда это имеет место, необходимо при сохранении режимной температуры в сухом конце камеры снизить в нем психрометрическую раз-ност.ь на величину ее превышения в сыром конце. Кроме того, в камерах с поперечной штаболовкой можно корректировать режимы сушки снижением объома циркулирующего воздуха путем отключения одного или двух из трех работающих вентиляторов.

При сушко толстых (более 40 мм) пиломатериалов форсированными режимами их корректирование не дает 3(М>окта, вследствие заметного увеличения продолжительности сушки. Поэтому последнюю строку из таблицы рекомендуемых режимов (табл.2) целесообразно исключить.

Шестая глава посвящена производственной проверке новых режимов сушки осиновых пиломатериалов и определению их экономической эффективности.

Производственная проверка режимов сушки в каморах периодического действия была осуществлена на двух предприятиях: ДОКо 5 г.Москвы и Волжском опытно-экспериментальном комбинато. На обоих , предприятиях высувипаемыв пиломатериалы предназначены для столяр-но-строительных изделий (10 категория качества). Результаты проверки на обоих предприятиях оказались полояитолышми.

Производственная проверка режимов суаки о каморах непрерывного действия била осуществлена в типовой камере ЦНИИМОД-32 Солн-ского ОЭК тайжо с полоаитольньш результатом. : .

Экономическая эффективность рекомендуемых режимов сушки осинойых пиломатериалов обусловлена тем, что при их применении обеспечипается сокращение продолжительности сушки по сравнению с сушкой действуюз;ими стандартными режимами. Поэтому был про -веден сравнительны!i анализ продоляительности суикн осинозых пиломатериалов старыми и новыми режимами.

В камерах периодического действия снижение продолжительности суики составило d среднем 12%. Экономический эффект соста -вит при этом за счет снижения себестоимости процесса 0,6 руб/м3. Ожидаемый суммарный экономический Ж«кт на предприятиях системы Уинлеспрома СССР - около I млн.руб. в год.

В камерах непрерывного действия в настоящее время сушка осиновых пиломатериалов не производится, поэтому сравнивались продолжительность сугски в этих каморах с длительностью суики в камерах периодического действия, оказалось, что в камерах непрерывного действия продолжительность суаки сокращается в сред -нем на 2ОХ по сравнения с камерами периодического действия.

Опытное внедрение разработанных режимов сушки осиновых пи- ■ ломатериолов в каморах периодического и непрерывного действия осуществлено на Волжском опытно-экспериментальном комбииато,Массовое внедрение будет осуществлено:

- в камерах периодического действия - путем внесения в 1991 году изменения в дейстзуюдий ГОСТ 19773-84; текст изменения провел согласование и передан для утверждения в Госстандарт СССР.

- в камерах непрерывного действия - путем включения таблицы режимов в "Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины" при их переиздании в 1992.году (согласовано с Союзнаучдревпромом). . .

Выводы

• I. В результате экспериментального исследования ^установлены реологические и прочностные показатели древесины оскны.

2. Сформулирована в реализована нз ЭЕМ IBM PC математическая модель развития наяряжеино-дс^ормировзнного состояния осиновых пиломатериалов в процессе.супкк.

.3. Адекватность математической модели и надежность вычислительной программы проверены и подтверждена путем сопоставления вычисленных и экспериментальных значений минимально допустимой

степени насыщенности сушильного агента на первой стадии процесса сушки осинооых пиломатериалов разной толщины при различной температуре. - .

4. На основе многочисленных расчетов внутренних напряяений установлены рациональные значения степени насыщенности сушильного агента на всех ступенях процесса, а также переходной бледности пиломатериалов.

5. Составлены таблицы режимов сушки осиновых пиломатериалов в камерах периодического и непрерывного действия.

6.Осуществлена лабораторная проверка и опытное внедрение режимов на двух предприятиях, которые показали, что новые режимы обеспечивает нормативное качество суоки.

• 7. Установлено, что продолжительность сушки новыми реяима-ми осиновых пиломатериалов различной толпини в камерах периодического действии сокращается по сравнения с базовым вариантом (сушка стандартными режимами)' на 10—15%. Расчетный экономический 0'1<5ект составляет при этом за счет снижения себестоимости процесса 0,6 руб/и3.,

8. П камерах непрерывного действия продолжительность сушки новыми режимами сокращается по сравнению с суикой в камерах периодического действия на 20%, что обеспечивает экономический эффект 0,77 руб/м3.

Список опубликованных автором работ по теме диссертации

1. С'ахрстдинов X.А. Исследование реологических свойств древесины осины //Тезисы докладов ХУЛ науч.-тех.конференции. - Киев, 1039. - С.105. /

2. Фахротдиноп Х.Л., Щедрина О.Б. Исследование деформятигности и прочности древесины осины //Науч.тр. /ЙЛТИ. - 1939. - Яып. 2К. - С.55-58.

-■3. Фахретдинов Х.А. Исследование доформптипности дровеси!Ш осины поперек волокон //Сб.науч.тр.: Ученые вузов - народному хозяйству. - Москва-София. 1989. - С.43-46. 4. Фахретдинов Х.А. Исследование процесса сушки осиновых пиломатериалов в камерах периодического действия //Тезисы дочладоп Всесоюзной НТКЛЩШЙОД. - Архангельск. - 1990. - С.66-68.

5. Фахретдкнов Х.А. О деформативности древесины осины поперек волокон //Сб.; Строение, свойства и качество древесины/ -Москва-Мцти1ци.-1990. - С.238-242.

6. Фахретдиков Х.А., Сорговский П.С. Новые режимы сушки осиновых пиломатериалов //Деревообраб.промышленность/.^ I. - Москва. -1991. - С.5-8.

7. Фахретдинов Х.А. Новые режимы сушки осиновых пиломатериалов для камер периодического действия //Тезисы докладов НТК/ УкрНПДО. - Киев. 1990. - С.92.

8. Фахретдинов Х.А. Разработка режимов сушки осиновых пиломатериалов в камерах периодического действия //Науч.тр / 1.1ЛТИ. 1991. - Вып.229. - С.53-55.

9. Фахретдинов Х.А. Разработка режимов сушки осиновых пиломатериалов в каморах непрерывного действия //Науч.тр, /Ш1ТИ,-199] - Вып.235. - С.70-73.